Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы
1.1. Роль удобрений в повышении урожайности полевых культур в Сибири 7
1.2. Применение удобрений в Якутии 11
Глава 2 Методика и условия проведения исследований
2.1. Характеристика природных условий Сунтарского и Приленского агроландшафтных районов 19
2.2. Агрометеорологические и почвенные условия проведения исследований 27
2.3. Характеристика исследуемых культур и агротехника
их возделывания 38
2.4. Методика исследований 41
Глава 3 Формирование продуктивности полевых кормовых культур
3.1 Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на формирование урожая и продуктивность овса, рапса в Сунтарском агроландшафте 46
3.2. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на формирование урожая и продуктивность овса и озимой ржи на Приленском агроландшафте 56
Глава 4 Питательная ценность кормовых культур и биологический баланс питательных веществ
4.1 Химический состав и питательная ценность кормовых культур при применении возрастающих доз минеральных удобрений 70
4.2 Биологический баланс питательных веществ в условиях разных агроландшафтных районов 75
Глава 5 Энергетическая оценка эффективности возделывания полевых кормовых культур в разных агроландшафтных районах центральной Якутии
5.1 Энергетическая оценка агротехнических приемов возделывания изучаемых полевых кормовых культур 87
5.2 Экономическая эффективность агротехнических приемов возделывания изучаемых кормовых культур 93
Выводы 97
Предложение производству 100
Список использованной литературы 101
Приложения 113
- Роль удобрений в повышении урожайности полевых культур в Сибири
- Характеристика природных условий Сунтарского и Приленского агроландшафтных районов
- Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на формирование урожая и продуктивность овса, рапса в Сунтарском агроландшафте
- Химический состав и питательная ценность кормовых культур при применении возрастающих доз минеральных удобрений
Введение к работе
Актуальность проблемы. Животноводство в Якутии является традиционной отраслью сельского хозяйства. Э. Mothes (1981), в своей книге «Солнце и урожай» утверждает, что при разумном использовании солнечной энергии, человечество в состоянии быть обеспеченным продовольствием и кормовой базой животноводства. Ежегодно на долю животноводства приходится до 70-80% произведенной валовой сельскохозяйственной продукции. В период интенсификации кормопроизводства (1986 г.) заготавливали силоса до 212 тыс. тонн, с 2000-2004 гг. объем заготовки снизился до 23,7 тыс. тонн. В республике 1990 г. площадь под посевами полевых кормовых культур составляла 73 тыс. га, а в настоящее время сократилась до 15,7 тыс. га.
Основным сырьем для сочных кормов является зеленая масса полевых кормовых культур - овса, ржи, ячменя, рапса, горохо-овсяной смеси, подсолнечника, приспособленные к почвенно-климатическим условиям Якутии^ Содержание в них питательных веществ зависит от оптимального размещения их на местности, агротехники возделывания. По зоотехническим нормам в рационе коров силос должен занимать 30%, сено - 35%, 25% - концентрированные корма, 10% - солома и другие грубые корма.
Поэтому актуальное значение приобретает установление особенностей агротехники возделывания кормовых культур по агроландшафтным районам (Сунтарского и Приленского), которые отличаются по геоморфологическим^ климатическим, почвенным, растительным условиям.
Объект и предмет исследования. Объект исследования - полевые кормовые культуры, предмет исследования - особенности возделывания овса, рапса, озимой ржи на зеленую массу по агроландшафтным районам.
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка элементов агротехники возделывания полевых кормовых культур в разных аг-роландшафтных районах Якутии.
В связи с этим решались следующие задачи: установить оптимальные дозы минеральных удобрений под овес, рапс, озимую рожь в Сунтарском и Приленском агроландшафтных районах; изучить особенности развития и формирования урожайности однолетних кормовых культур в разных агроландшафтных районах; определить химический состав и питательную ценность кормов; установить влияние удобрений на агрохимические показатели и баланс питательных веществ; дать агроэнергетическую и экономическую эффективность приме нения удобрений в зависимости от условий агроландшафтных районов Центральной Якутии. Научная новизна исследований. Впервые в условиях Якутии опреде лена агроэнергетическая оценка применения удобрений в разных агроланд шафтных районах, которая послужит основой для составления системы удобрений при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Ус тановлены наиболее эффективные дозы удобрений для полевых кормовых культур в разных агроландшафтах. Определен биологический баланс пита тельных веществ мерзлотных палевых почв Сунтарского и мерзлотных луго- во-черноземных почв на супесчаных отложениях Приленского агроландшафтного районов.
Защищаемые положения. Эффективные приемы повышения продуктивности полевых кормовых культур в Сунтарском и Приленском агроландшафтных районах на основе комплексной оценки: влияние удобрений на продуктивность, биохимический состав и питательную ценность овса, рапса, озимой ржи в условиях разных агроландшафтов Центральной Якутии; биологический баланс питательных основных веществ в условиях мерзлотных почв разных агроландшафтных районов, агроэнергетическая и экономическая оценка элементов агротехники возделывания полевых кормовых культур в разных агроланд-шафтах Центральной Якутии; Практическая значимость. На основе обоснованных решений и комплексной оценки разработаны агротехнологические приемы возделывания однолетних кормовых культур, обеспечивающие получение в Сунтарском агроландшафте зеленой массы овса - 25,0 т/га, рапса -23,4 т/га с содержанием переваримого протеина в 1 кормовой единице, и обменной энергии в 1 кг СВ до 116 г и 162 г и 9,3-9,4 МДж. В Приленском агроландшафте посевы овса и озимой ржи обеспечивают получение зеленой массы соответственно до 25,0 и 20,0 т/га, переваримого протеина до 106-81 г/корм. ед. и обменной энергии до 9,3 и 9,8 МДж.
Апробация работы: Содержание работы докладывалось и обсуждалось на заседаниях научно-методического совета ЯНИИСХ, ЯГСХА. Методика и правильность закладки полевых опытов проверялись и утверждались методической комиссией по приемке опытов при Якутском НИИ сельского хозяйства СОРАСХН.
Материалы диссертации были доложены в докладе на 38-й Международной научной конференции во ВИУА имени Д. Н. Прянишникова (Москва, 2004г.). По теме диссертации опубликованы 6 статей.
Основные результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в совхозе «Крестяхский» Сунтарского улуса.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения и 5 глав, выводов, предложений производству. Содержит 29 таблиц, 6 рисунков, и 10 приложений. Список использованной литературы включает 129 источников, в том числе 4 иностранных.
Роль удобрений в повышении урожайности полевых культур в Сибири
Вопрос о применении удобрений не является новым для Западной и Восточной Сибири. Еще в 17 веке, когда на старопахотных землях при паровой системе земледелия обнаружилось падение урожаев, тобольский воевода Хилков распорядился проверить опытом сложившееся к тому времени мнение, что в Сибири «земля навоза не принимает». После внесения в почву навоза был получен двойной урожай, и с тех пор опытным путем разрешались спорные или неясные агротехнические вопросы. Причиной низкой урожайности были малоплодородные почвы. Тюменцев Н.Ф. (1963) пишет о том, что исследовательские и опытные работы по изучению удобрений в нечерноземной полосе Западной Сибири начинаются с 1911 года. Тогда были заложены первые опыты на Тискинском опытном поле в Нарымском крае и в не-которых других местах.
В 1932-1935 годах вопросы химизации признавались столь актуальными, что при Западно-Сибирском крайисполкоме был создан комитет химизации. В 30-х годах развертывается опытническая работа по изучению удобрений в ряде пунктов, в том числе в Томской зональной опытной станции зернового хозяйства и Тарской опытной станции. На основе проведенных ими работ в печати стали появляться отдельные сообщения по частным вопросам применения удобрений. Краткой обобщающей работой явился подготовленный комитетом химизации в 1934 году сборник «К проблемам агрохимии Западной Сибири».
В конце 40-х - начале 60-х годов начинают обобщаться результаты географических опытов с удобрениями и итоги многолетнего опыта в льноводческом севообороте Томской области (труды Томской зональной станции, 1947,1961). Обобщаются данные об эффективности и особенностях действия удобрений на серых подзоленных почвах. Было изучено влияние удобрений на формирование и качество урожая, на плодородие почв. Кочергин А.Е. (1959) обобщил опыты по применению органоминеральных смесей, компо-стов и минеральных удобрений в различных пунктах нечерноземной зоны Западной Сибири.
С организацией Государственной агрохимической службы в стране (1964 год) начался новый этап в изучении удобрений по единым схемам на разных типах почв в разных климатических условиях. Созданный Прянишниковым Д.Н. (1963) классический треугольник почва - растение - удобрение дает новый толчок к глубокому систематическому изучению явлений и закономерностей, наблюдающихся в природе. Славиной Т.П. (1949) и ее школой разрабатываются теоретические основы обеспеченности основных типов почв главными элементами питания для растений. Изучением запасов, форм, степени подвижности отдельных элементов питания установлены закономерности регулирования в накоплении питательных веществ в почве к поступления их в растение в усвояемой форме.
Разработка научных основ воздействия на потенциальные возможности почв позволяет влиять на эффективное плодородие и получать соответственно запланированные урожаи культурных растений. В работах Кочергина А.Е. (1965) и его школы обоснованы принципы применения в качестве диагностического показателя необходимости внесения азотных удобрений иС разных типах почв содержание нитратного азота в слое почвы 0 - 40 см поздней осенью или ранней весной. Изучена эффективность доз азотных удобрений до 60 кг д.в. на га. Разработана шкала обеспеченности почв нитратным азотом. Проверка и уточнение этой шкалы проведены для черноземов Алтайского края и Омской области Жежер Л.В. (1969,1970), Бурлаковой Л.М., Николаевой И.М. (1973), для черноземов Кемеровской области - Орло-вой Л.М. (1970), для серых лесных почв Новосибирской области - Чукановым В.И. (1971). В дальнейшем эта работа была продолжена Гамзиковым Г.П. (1981), который развил некоторые теоретические положения и уделил много внимания балансу азота в почвах Западной Сибири. Для почв южнотаежной зоны и северной лесостепи теоретические основы азотного питания разработаны Славиной Т.П. (1954, 1981). Успешное применение шкал обеспеченности питательными веществами невозможно без знания динамики усвояемых элементов в почве. Изменению содержания различных форм азота в почве за период вегетации посвящены работы Пикалова М.А. и Островлянчик М.Ф. (1966), Бурлаковой Л.М. и Анненко И.М. (1968), Ефимова С.Н. (1968), Ивановой Р.Б. (1977). Варьирование количества нитратов в почве в зависимости от предшественников исследовали Руденко Г.Т. (1959), Пешков А.П. и Пешкова Г.Ф. (1977), от обработки почвы - Левцова О.П. и Горобченко М.М. (1959), Столяров В. И. (1978).
Существует мнение, что роль аммиачного азота в плане диагностик : азотного питания в почвах Западной Сибири до сих пор не ясна. Славина Т.П. (1977) считает, несмотря на большое количество работ, посвященных вопросу обеспеченности почв азотом, значительная часть исследований направлена на изучение процесса нитрификации.
Характеристика природных условий Сунтарского и Приленского агроландшафтных районов
В данной работе освещены результаты исследований по обоснованию эффективных агротехнических приемов возделывания полевых кормовых культур, проведенных автором в 1988-1990 гг. на низменной террасированной четвертичной равнине с мерзлотными палевыми почвами (Сунтарского агроландшафтного района) и 1998-2001 гг. на песчано-грядовой четвертичной равнине с мерзлотными черноземами на супесчаных отложениях (Приленского агроландшафтного района).
Сунтарский агроландшафтный район
Изучаемая территория по данным Ивановой Л.С. (2004 г.) относится к низкой террасированной аллювиальной равнине реки Вилюй. Террасированная равнина долин реки Вилюя сформирована на четвертичных аллювиальных отложениях (верхнего и среднего плейстоцена) с преобладанием сосновых толокнянковых, лиственничных брусничных лесов на мерзлотных боровых неоподзоленных и оподзоленных песчаных и супесчаных, палевых слабо- и среднеосолоделых легкосуглинистых почвах.
Пологоволнистая террасированная равнина с абсолютной высотой 60-180 м изобилует эоловыми формами рельефа: тулуканами, дюнами, дефляционными впадинами.
Для территории характерна заболоченность, большая плотность озер (30-65 на 100 кв. км). Озера, в основном, остаточные от древних меандр рек Вилюя , питающиеся за счет притока надмерзлотных вод с повышенных элементов рельефа (Зольников и др., 1962). Густота речной сети составляет 0,1-0,3 км/кв. км. Глубина вреза малых притоков Лены и Вилюя достигает 20-30 м.
Морфологическая структура представлена урочищами межаласными и междуречными пространствами с лиственничными лесами на мерзлотных та ежных палевых почвах. Содоминантами являются котловинные аласы, долины таежных речек, тукуланы, заболоченные болота и озера.
В пойме реки Вилюя выделяется низкая пойма (ежегодно заливаемая полыми водами), средняя (заливаемая через 3-4 года) и высокая (с высотой 8-10 м, заливаемая через 10-15 лет).
Климат террасированной равнины континентальный. Абсолютная минимальная температура воздуха в среднем - 61...-64, максимальная - 35-38С. Продолжительность безморозного периода в воздухе 56-85 дней.
Сумма среднесуточных температур выше 10С в среднем составляет 1376, что достаточно для выращивания зерновых, картофеля (табл. 1).
В теплый период отрицательно влияют на растения низкие ночные температуры и заморозки. Интенсивность низких ночных температур зависит от мезоформ рельефа. По данным Шашко Д.И. (1961) изменение интенсивности заморозка в зависимости от местоположения составляет от 0 до -6С. При этом в глубоких аласах, узких долинах таежных речек, безморозный период относительно открытого ровного места короче на 36 дней. Наиболее опасны-: ми для растений являются заморозки с интенсивностью -2- 4С (воздуха), наступающие весной и осенью.
Весной на вершинах холмов и верхних частях склонов переход температуры воздуха через - 2, 4С происходит раньше на 5-11, осенью позже 9-11 дней по сравнению с открытыми и ровными водоразделами. В долинах небольших рек заморозки с интенсивностью -2, -4С и ниже осенью наблю-даются раньше, чем в открытых местах на 10-11 дней.
В террасированной аллювиальной равнине в период посева и всходов основных культур (I декада июня) наблюдается 3 случая заморозка на поверхности почвы на 10 лет с интенсивностью -4, -5С, которые могут повредить всходы сельскохозяйственных культур. Сроки наступления мягкопла-стичного состояния почвы отмечаются в зависимости от местоположения пашен от 13 до 18 мая.
Важным фактором в выращивании сельскохозяйственных культур является влагообеспеченность. Годовое количество осадков с введением поправок к показаниям осадкомера здесь составляет 317, в период активной вегетации растений - 135 мм. В пространственном распределении осадков внутри агроландшафтного района выделяются западная часть (в Вилюйске выпадает 310, Сангаре - 378 мм) и восточная часть (Батамай - 326 мм).
Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на формирование урожая и продуктивность овса, рапса в Сунтарском агроландшафте
Формирование урожая овса и рапса в Сунтарском агроландшафте зависело от погодных условий вегетационного периода и уровня обеспеченности питательными веществами. В благоприятном метеорологическом отношении 1988 году основной рост овса в высоту интенсивно происходил в период выхода в трубку - выметывание. При этом в среднем за сутки прирост растений овса составлял 3,3-3,8 см (табл. 5; рис. 3). Влияние разных доз минеральных удобрений на интенсивность суточного прироста растений овса изменялось в зависимости от прохождения фаз развития. Установлено, что при внесении повышенных доз минеральных удобрений в дозе Ni8oPi2oKi5o в фазу кущения - выхода в трубку суточный рост овса достигает 2,2 см, а в варианте без удобрений лишь -1,1 см.
При частых заморозках и низких температурах летом (1989 г.) максимальный рост растений происходил в период выметывания - начало молочной спелости овса. В зависимости от дозы вносимых удобрений среднесуточный прирост равнялся 3,2-5,9 см.
В засушливое лето (1990 г.) рост растений замедлялся в период выхода в трубку - выметывания. При этом среднесуточный прирост изменялся от 1,1 до 1,8 см в зависимости от различных доз минеральных удобрений. Интенсивность роста растений овса по сравнению с этим периодом повышалась весной и осенью.
Наблюдения за динамикой накопления зеленой массы овса показали, что величина и интенсивность суточного прироста зависит как от высоты растений, так и от благоприятных погодных условий лета и дозы вносимых удобрений.
В условиях оптимальной обеспеченности растений влагой и теплом максимальное накопление зеленой массы овса происходило в период выхода в трубку - выметывания. Суточный прирост массы в контрольном варианте составил 90,5, при внесении повышенных доз удобрений увеличивается до — 122-123 г/м . Доказано, что в период выхода в трубку - начала молочной спелости формировалось 70-75% урожая овса.
При недостатке тепла, в основном максимальная прибавка зеленой массы овса за сутки происходила в первые и последние фазы развития растений.
В засушливом 1989 году ускоренное накопление зеленой массы происходило в последние фазы развития овса за исключением контрольного варианта. При этом в период начало выметывания - молочной спелости овса формировалось до 45% урожая.
Наблюдения за ростом рапса в высоту показали, что в первые фазы развития рапс растет медленно (табл. 6; рис. 4). Во всех вариантах, в фазу цветения, суточный прирост в высоту составил 2,2-2,7 см; в последующие фазы 4,2-4,7 см. В среднем за годы исследований наибольшая высота расте» ний рапса отмечена в варианте N180P120K120 до 95 см.
Установлено, что накопление зеленой массы рапса в разные фазы развития происходило неравномерно. В зависимости от величины вносимых удобрений и погодных условий в период стеблевания розетки - стручкование рапса формируется урожая от 63 до 82 %. При внесении средних доз удобрений накопление зеленой массы рапса идет более равномерно во все периоды (начиная с фазы стеблевания розетки).
Высокие дозы (N180P120K120) усиливают прибавку урожая за сутки в последние фазы развития растений (цветение - стручкование). В контрольном варианте суточный прирост зеленой массы рапса в период цветение-стручкование составил в среднем 54 г/м .
Химический состав и питательная ценность кормовых культур при применении возрастающих доз минеральных удобрений
Качество и питательность корма во многом определяется сроком уборки культуры. Грубые корма (сено, сенаж) заготовленные из растений в поздние фазы развития, обладают невысоким кормовым достоинством (Сечкин B.C., Сулима Л.А., 1975). В ранние фазы вегетации кормовые культуры содержат больше протеина и каротина (Попов С.А., Хазина З.И., 1980; Сазокин Ю.Н, 1980).
Содержание азотистых веществ является важным показателем питательной ценности кормов, состав и уровень содержания которых во многом определяют продуктивность и здоровье животных. По данным А.П. Дмитри-ченко и др. (1975), в зависимости от продуктивности согласно нормативным требованиям, должно содержаться сырого протеина 9-15% или 95-110 гр. переваримого протеина на 1 кормовую единицу.
Нами установлено, что содержание сырого протеина в зеленой масс овса и рапса в условиях Вилюйского агроландшафта в среднем было повышенным на 1,2%, чем в Приленском районе. Так, при внесении удобрений в дозе N180P120K150 содержание сырого протеина достигало 16,5% сухого вещества (СВ) (табл. 17).
В Приленском агроландшафте содержание сырого протеина в зеленой массе овса при внесении N150P90K90 достигает 15,5% сухого вещества, что выше контроля без удобрения на 3,2%.
Содержание сырого протеина в зеленой массе озимой ржи было пониженным, по сравнению с овсом. Внесение минеральных удобрений незначительно повысило концентрацию сырого протеина. В среднем содержание сырого протеина в зеленой массе озимой ржи составило 11,9% на воздушно сухое вещество.
Наиболее белковой оказалась зеленая масса рапса благодаря увлажненности Сунтарского агроландшафта. В среднем этот показатель составив 19,8% сухого вещества. Внесение удобрений в дозе N180P120K120 повысило содержание сырого протеина на 2,7% по сравнению с контролем.
В целом, следует отметить, что внесение минеральных удобрений в разных дозах независимо от условий выращивания овса, рапса и озимой ржи способствует повышению содержания сырого протеина в зеленой массе полевых культур.
Одним из критериев определения качества корма является содержание в нем клетчатки. По литературным данным, содержание «сырой клетчатки» должно составить не меньше 20-24% от сухого вещества для регулирования процессов переваривания в рубце. От количества клетчатки зависит соотношение питательных веществ в массе корма.
С учетом зональных особенностей Якутии содержание сырой клетчатки независимо от доз удобрений, условий возделывания в разных агроланд-шафтных районах в зеленой массе кормовых культур было повышенным. Среднее содержание сырой клетчатки в зеленой массе овса составило 34,5 -35,6% сухого вещества независимо от изучаемых районов. Аналогичная закономерность отмечается и у рапса. Следует отметить, что пониженное содержание данного показателя (29,6% сухого вещества) отмечается в зеленой массе озимой ржи. В основном рационе кормов, включаемом сено и силос, нормой явялет: ся 1,5% жира в сухом веществе (Дмитриченко А.П., Пшеничный П.Д., 1975). В изучаемых культурах Вилюйского агроландшафта отмечено высокое содержание жира в среднем за три года у овса - 2,13, у рапса - 2,59% сухого вещества. Повышенное содержание сырого жира отмечается у овса в При-ленском агроландшафте - 2,56% СВ независимо от доз вносимых удобрений. В норме содержание жира отмечалось в зеленой массе озимой ржи - 1,43% сухого вещества.
